고유가와 환경오염 문제로 ´탈(脫) 화석연료´가 모든 제조업계의 화두가 되고 있는 가운데 대표적인 신재생에너지 중 하나인 태양광전지의 기술 발전방향을 놓고 의견이 분분하다. 현재는 폴리실리콘 기반의 실리콘웨이퍼 태양전지가 주류를 이루고 있으나, 폴리실리콘 공급부족과 가격 상승에 따른 수익성 악화가 우려되고 있다. 차세대 태양전지 기술로 불리는 박막 태양전지는 폴리실리콘 수급의 영향을 받지 않고 제조원가가 저렴하다는 점에서 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 박막 태양전지가 주류로 자리 잡고 실리콘웨이퍼 태양전지가 사양길을 걷게 될 경우 뒤늦게 폴리실리콘 사업에 뛰어든 제조업체들은 ´뒷북´을 치는 꼴이 된다. 그러나 박막 태양전지 역시 전기 전환효율과 수명, 신뢰성을 높여야 한다는 과제를 안고 있다.<편집자 주>

박막전지 ‘즉위’ VS 실리콘웨이퍼 ‘장기집권’
그렇다면 앞으로 태양전지 시장 판도는 어떻게 흘러가게 될까. 실리콘웨이퍼 태양전지가 주류의 자리를 고수할 것인가, 아니면 박막 태양전지가 단기간 내에 그 자리를 빼앗을 것인가. 이에 대해서는 업계의 의견이 분분하다.

박막 태양전지 사업을 준비 중인 국내 업체 한 관계자는 “박막 태양전지는 전환효율이 낮은 게 가장 큰 문제인데, 이 부분은 어차피 실리콘웨이퍼 쪽도 걸음마 단계이긴 마찬가지인 만큼 장기적이고 근본적인 문제라고 볼 수는 없다”는 견해를 밝혔다.

10%나 17%나 어차피 전환효율이 낮은 건 마찬가지고, 이는 두 기술의 근본적인 차이에서 오는 게 아니라 효율 개선에 매진한 시간에서 비롯된 것인 만큼 어느 정도 시간이 지나면 한계를 극복할 수 있다는 지적이다.

수명이나 신뢰성 문제 역시 시간이 해결해 줄 것이라고 이 관계자는 주장했다.

반면, 실리콘웨이퍼 태양전지의 ‘장기집권’을 확신하는 견해도 있다. 폴리실리콘 제조사의 한 관계자는 “태양전지 기반 기술의 판도변화는 태양전지 제조업체 뿐 아니라 업스트림까지 포함한 세계적인 사업 구조의 재편을 의미한다”면서 “아직 전성기에 이르지 못한 실리콘웨이퍼 태양전지에 대해 벌써부터 사양산업 운운하는 것 자체가 어불성설”이라고 말했다.

이 관계자는 이어, “현재 원료 공급부족 및 가격상승이 문제가 되고 있는데, 우리나라를 비롯, 세계 각국에서 폴리실리콘 사업에 대한 투자가 잇따르고 있는 만큼 점차적으로 완화될 것으로 생각된다”고 덧붙였다.

삼성경제연구소 역시 박막 태양전지가 단기간 내에 실리콘웨이퍼 태양전지를 대체하기는 어려울 것으로 전망했다.

두 기술의 장단점인 제조비용과 효율성이 단기간 내에 개선되기는 힘들 것으로 예상되는 만큼, 실리콘웨이퍼 기술이 주류를 유지하는 가운데 당분간 다양한 태양전지 기술이 경쟁할 것이라는 예상이다.

하지만 궁극적으로는 전방 산업으로의 응용에 폭넓게 대처할 수 있는 박막 태양전지가 승자가 될 가능성이 높다는 데에는 반론의 여지가 없다.

더 작고 더 얇은 디자인을 지향하는 각종 전자제품은 물론 자동차나 주택에 있어서도 더 이상 넓적한 태양전지판을 얹은 디자인은 용인되기 힘들 것이기 때문이다.

물론 그렇게 되기까지는 작으면서도 높은 효율을 낼 수 있도록 끊임없는 기술 혁신이 전제돼야 한다.

국내 박막 태양전지 기술은 ‘초보’
우리나라의 경우 박막 태양전지 기술은 걸음마 단계에 머물고 있다. 1980년 이후 연구가 시작됐으나, 간헐적인 추진으로 선도기술과의 격차가 큰 편이다.

상용화에 앞선 구현가능 전환효율에서의 격차가 a-Si의 경우 선도기술이 13.0%인데 반해 우리나라는 9.5%에 머물고 있고, DdTe는 선도기술이 16.5%, 국내기술이 14.0%, CIGS는 선도기술이 19.5% 국내기술이 17.8%로 1.7~3.5%포인트의 격차를 보이고 있다.

박막 태양전지 사업기반 역시 미미한 수준으로, 주로 실리콘웨이퍼 태양전지에 집중돼 있다. 한국철강이 유일하게 턴키(Turn key, 일괄수주계약) 방식으로 20MW의 a-Si 박막 태양전지 생산라인을 구축했고, 삼성전자와 LG전자 등이 사업화를 준비하고 있는 것으로 전해졌다.

삼성경제연구소는 국내 기업들의 박막 태양전지 사업 진출에 있어 장기적 관점에서 시나리오식의 사업전략이 필요하다고 지적했다.

아직 기술 성숙도가 높지 않은 만큼 경쟁 기술의 변화 양상이나 새로운 기술 출현 등에 주의를 집중하는 한편, 선도기업의 동향을 주의 깊게 관측해 대응전략을 수립할 필요가 있다는 것.

또, 기술의 불확실성이 큰 만큼 섣부른 선택과 집중 전략보다는 장기적 관점에서 다양한 시나리오 수립을 통해 리스크를 최소화해야 하며, 특히 빠른 기술변화에 대응해 내부 R&D를 통한 사업진입이나 성장보다는 라이센싱, 제휴 M&A 등 다양한 대안을 마련해야 한다고 충고했다.

<전문은 EBN화학정보 150호 참조>

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